บางคนสามารถอธิบายได้ว่าเสียง "โหมดทั่วไป" คืออะไรและเป็นปัญหาได้อย่างไร
ฉันเข้าใจ "สัญญาณรบกวน" ของสัญญาณโดยทั่วไป หากฉันมี "noisy" + 5V รางบนแผงวงจรฉันจะไม่ได้รับค่าคงที่ +5 มันจะกระเด้งรอบด้านบนและด้านล่างค่าเล็กน้อยที่ ... ... แต่ยังคงเป็นญาติกัน เพื่อ COM
ความเข้าใจคลุมเครือมากของฉัน "คนธรรมดาโหมด" เสียงก็คือว่ามันเป็นที่ที่ทั้งสองฝ่ายจะแตกต่างกันอย่างเท่าเทียมกัน (นี่คือที่ที่ความเข้าใจของฉันพังลง) นั่นคือทั้งคู่นั้นกระเด้งไปมาด้วยความเคารพ ... พื้นดินหรือไม่
คำตอบ:
แทบทุกวงจรรวม (และวงจรโดยทั่วไป) มีพินชื่อ "กราวด์" หรือ "GND" หรือแผ่นข้อมูลบอกสิ่งต่าง ๆ เช่น "เชื่อมต่อ VSS กับกราวด์"
เมื่อส่งข้อมูล "ระยะไกล" สายไฟจะทำหน้าที่เป็นเสาอากาศและสามารถรับเสียงได้สองสามโวลต์และยังส่งเสียงรบกวนอีกด้วย ตัวอย่างเช่นขาออกบนชิปในกล่องหนึ่งอาจส่ง "0" ประมาณ 0.5 V และส่งบิต "1" เป็นประมาณ 2.5 โวลต์วัดเทียบกับพินพื้นของชิป "ไดรเวอร์สาย" เดียวกัน .
ที่ตำแหน่งที่ห่างไกลปลายอีกด้านหนึ่งของสายมักเชื่อมต่อกับพินบนชิป "ตัวรับสัญญาณสาย" เนื่องจากเสียงรบกวนแรงดันไฟฟ้าของขาอินพุตนั้นซึ่งวัดได้เมื่อเทียบกับพินกราวน์ของตัวรับสัญญาณบรรทัดเดียวกันนั้นมักจะอยู่ในช่วง -1.5 V ถึง +2.5 V เมื่อตัวส่งสัญญาณพยายามส่ง "0" และ ที่ใดก็ได้ในช่วง 0.5 V ถึง 4.5 V เมื่อตัวส่งสัญญาณพยายามส่ง "1"
ดังนั้นผู้รับสามารถทราบได้อย่างไรว่าเครื่องส่งกำลังพยายามส่ง 1 หรือ 0 เมื่อได้รับแรงดันไฟฟ้าเช่น 0.9 หรือ 2.2?
ด้วยเหตุนี้การส่งข้อมูลในระยะทางไกลมักจะถูกส่งโดยใช้การส่งสัญญาณค่ามากกว่าคู่ที่สมดุลซึ่งมักจะเป็นคู่บิด โดยเฉพาะอย่างยิ่งสาย USB, CANbus และ MIDI รวมถึงคู่บิดหนึ่งคู่สำหรับข้อมูล โทรศัพท์ "2-line" และ FireWire ใช้สองคู่บิด; สายเคเบิลอีเธอร์เน็ต CAT5e ประกอบด้วยคู่บิดสี่คู่ ระบบอื่นใช้คู่มากขึ้น บ่อยครั้งที่ (แต่ไม่เสมอไป) มี "สายกราวด์" อื่น ๆ อยู่ในมัดสายเคเบิลเดียวกัน
เราติดป้ายกำกับหนึ่งในสายเหล่านี้ "บวก" หรือ "บวก" หรือ "+" หรือ "p" และอีกสายหนึ่ง "ลบ" หรือ "-" หรือ "ลบ" หรือ "n" ดังนั้นเมื่อฉันต้องการส่งสัญญาณ "CLK" และ "MOSI" จากที่หนึ่งไปอีกที่หนึ่งสายเคเบิลของฉันมีสาย 4 สายที่มีป้ายกำกับ pCLK, nCLK, pMOSI, nMOSI
แรงดันโหมดปกติของ CLK เป็นค่าเฉลี่ยของทั้งสอง CLK สาย (pCLK + nCLK) / 2 วัดที่รับ - เทียบกับขา GND ของผู้รับว่า
แรงดันไฟฟ้าโหมดทั่วไปของ MOSI คือค่าเฉลี่ยของสาย MOSI สองเส้น (pMOSI + nMOSI) / 2 วัดที่ตัวรับ - สัมพันธ์กับขา GND ของตัวรับสัญญาณนั้น
ผู้ที่ออกแบบไดรฟ์เวอร์พยายามที่จะทำให้พวกเขาดึง "p" เข้ามามากและในเวลาเดียวกันกับที่ "n" บรรทัดลงและในทางกลับกันดังนั้นแรงดันไฟฟ้าเฉลี่ย (วัดที่คนขับ) คงที่ - - ในตัวอย่างนี้ค่าเฉลี่ยที่ผู้ขับขี่เป็นค่าคงที่ 1.5 V (อนิจจาพวกเขาไม่เคยประสบความสำเร็จอย่างสมบูรณ์)
หากไม่มีเสียงรบกวนแรงดันไฟฟ้าในโหมดทั่วไปก็จะเป็นค่าคงที่เหมือนกัน - แต่ก็ไม่เป็นเช่นนั้น
เมื่อใดก็ตามที่ข้อมูลถูกส่งด้วยสัญญาณที่แตกต่างกันความแตกต่างระหว่างแรงดันไฟฟ้าโหมดไม่มีเสียงรบกวนและแรงดันไฟฟ้าโหมดทั่วไปที่เกิดขึ้นจริงนั้นเกิดจากเสียงรบกวน ความแตกต่างนั้นเรียกว่าสัญญาณรบกวนโหมดทั่วไป
มีสาเหตุหลักสามประการของสัญญาณรบกวนในโหมด Common:
ผู้คนพยายามออกแบบตัวรับสัญญาณสายเพื่อปฏิเสธสัญญาณรบกวนในโหมดทั่วไป (อนิจจาพวกเขาไม่เคยประสบความสำเร็จอย่างสมบูรณ์) แต่แม้ในระบบที่ใช้การส่งสัญญาณที่แตกต่างกับตัวรับสัญญาณสายสัญญาณรบกวนในโหมดทั่วไปยังคงมีปัญหา:
สายสื่อสารที่ยาวทำหน้าที่เป็นเสาอากาศ หากไดร์เวอร์ไลน์ส่งสัญญาณรบกวนโหมดทั่วไปมากเกินไปสายไฟจะทำให้เกิดการรบกวนคลื่นความถี่วิทยุกับอุปกรณ์อื่นและทำให้ระบบล้มเหลวในการทดสอบ FCC หรือการทดสอบ CE หรือทั้งสองอย่างเพื่อความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMC)
สัญญาณรบกวนโหมดทั่วไปบางส่วนรั่วไหลผ่านตัวรับสาย - อัตราส่วนการปฏิเสธโหมดทั่วไปไม่สิ้นสุด นี่เป็นปัญหาใหญ่กับสัญญาณอะนาล็อก มักจะไม่มีปัญหากับคนและศูนย์ดิจิตอล
วงจรรวมส่วนใหญ่ทำงานไม่ถูกต้องเมื่อแรงพินใดสูงเกินไปหรือแรงดันไฟฟ้าต่ำสองตัวต่ำกว่า 0.6 โวลต์ต่ำกว่าพิน GND และสูงกว่า 0.6 โวลต์สูงกว่าพินพาวเวอร์มักจะทำให้เกิดปัญหา เนื่องจากสัญญาณรบกวนโหมดทั่วไปสามารถกดสัญญาณ "+" หรือ "-" หรือทั้งสองอย่างนอกช่วงนั้นวงจรตัวรับสัญญาณบรรทัดจะต้องเชื่อมต่อสายไฟเข้ากับวงจรรวมพิเศษ (เช่น "Extended Common-Mode RS-485 Transceivers ") ที่สามารถจัดการการเดินทางเช่นนั้นได้; หรือเชื่อมต่อสายไฟเข้ากับส่วนประกอบของวงจรที่ไม่ได้บูรณาการซึ่งจะป้องกันไอซีจากการทัศนศึกษาเช่นออปโต - ไอโซเลเตอร์ที่ใช้ใน MIDI หรือหม้อแปลงที่ใช้ในอีเธอร์เน็ต
ตัวอย่างหนึ่งที่เน้นความแตกต่างคือเสียงระดับมืออาชีพที่ส่งสัญญาณไปรอบ ๆ โดยใช้สายเคเบิลคู่บิดกับตัวเชื่อมต่อ XLR, เสียงผู้บริโภคซึ่งใช้สัญญาณเดียวจบ
แม้แต่สัญญาณรบกวนของโหมดทั่วไปก็เป็นปัญหาหากคุณไม่มีอัตราส่วนการปฏิเสธโหมดปกติที่สูง ตัวอย่างเช่นหากคุณสร้างแอมพลิฟายเออร์ "ทั่วไป" หนึ่งตัวสำหรับแอมป์ที่มีตัวต้านทาน (เช่นส่วนใหญ่) ที่ทนไม่ได้อัตราส่วนการปฏิเสธโหมดทั่วไปจะไม่ดี
ดังนั้นกลับไปที่ "ทำไมจึงเป็นปัญหา" - มันมีปัญหาน้อยกว่าสัญญาณรบกวนที่แตกต่างกัน แต่ไม่จำเป็นต้องเป็นเทคนิคเวทมนต์สำหรับการกำจัดสัญญาณรบกวนโดยเฉพาะอย่างยิ่งหากฮาร์ดแวร์ไม่ได้ถูกสร้างขึ้นเพื่อลดทอนสัญญาณโหมดสามัญอย่างเหมาะสมที่สุด
ถูกต้องพวกเขาทั้งสองมีการตีกลับไปรอบ ๆ สัมพันธ์กับโลกหรือสิ่งที่คุณเรียก 0V อ้างอิงของคุณ ลองนึกภาพเหมือนแบตเตอรี่ในฤดูใบไม้ผลิแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่จะคงที่ แต่แบตเตอรี่ตัวเองกำลังบินอยู่ทั่วสถานที่ ใช่ฉันรู้ว่ามันเป็นการเปรียบเทียบที่ไม่ดี !!!
โดยทั่วไปสัญญาณรบกวนโหมดทั่วไปหมายถึงสายทั้งสองของคู่ที่แตกต่างกันซึ่งสัมพันธ์กับแหล่งจ่ายไฟของอุปกรณ์ซึ่งรับอินพุตจากพวกเขา ไม่ว่าการตีกลับจะถูกวัดเทียบกับรางลบ, รางบวกหรือบางจุดระหว่างนั้นไม่สำคัญมากนักเพราะในกรณีที่เสียงรบกวนในโหมดทั่วไปมีความสำคัญก็มักจะเป็นลำดับความสำคัญมากกว่าเสียงของแหล่งจ่ายไฟ
หากอินพุตไปยังอุปกรณ์มีสัญญาณรบกวนทั่วไปในโหมด 0.1 โวลต์เมื่อเทียบกับรางลบและอุปกรณ์ 10mv ของเสียงรบกวนในแหล่งจ่ายไฟของอุปกรณ์นั้นไม่ว่าสิ่งที่อ้างอิงแหล่งจ่ายไฟเลือกหนึ่งเสียงทั่วไปโหมดจะ อยู่ระหว่าง 0.09 ถึง 0.11 โวลต์ หากเสียงทั่วไปในโหมด 0.1 โวลต์จะไม่เป็นปัญหา 0.11 อาจไม่เป็นเช่นนั้น ถ้า 0.1 โวลต์จะเป็นปัญหา 0.09 ก็น่าจะเป็นเช่นกัน
เสียงโหมดทั่วไปเกิดขึ้นระหว่างสามเฟสหรือเป็นกลางและพื้นดินในขณะที่เสียงโหมดปกติเกิดขึ้นระหว่างตัวนำสดสามเฟส สำหรับรายละเอียดเพิ่มเติมดูที่หนังสือคุณภาพไฟฟ้าโดย Dugan และ mark et al
ดร. Nasrullah Khan